基于肯德尔检验法的雅鲁藏布江干流水质变化趋势分析

祝宾红

（西藏自治区水文水资源勘测局，西藏 拉萨 850000）

雅鲁藏布江是中国最长的高原河流，位于西藏自治区，也是世界上海拔最高的大河之一。雅鲁藏布江发源于西藏西南部喜马拉雅山北麓的杰马央宗冰川，上游称为马泉河，由西向东横贯西藏南部，绕过喜马拉雅山脉最东端的南迦巴瓦峰转向南流，经巴昔卡出中国境。雅鲁藏布江全长2840.0km，在中国境内长度2057km，流域面积24.6万km2；水能蕴藏量丰富，在中国仅次于长江[1]。雅鲁藏布江在中国南段地区形成巨大的谷地，是重要青稞产地；进入印度后称为布拉马普特拉河，是重要的茶叶产地。因此，对雅鲁藏布江干流的水质变化趋势进行分析具有重要意义。

1 基础数据及参数的选择

雅鲁藏布江干流流经日喀则、拉萨、山南、林芝四地市。西藏自治区水文局在雅鲁藏布江干流上共布设水质监测断面10处（出于保密性需要，10处监测断面以编号代替），代表河长1972.0km。其中，8号、9号、10号3处水质断面从2016年开始监测，按照水质趋势分析“数据不少于5年，不大于100年，且年监测频次不低于3次”的基本要求，该三处断面不满足趋势分析要求，该趋势分析仅针对1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号7处监测断面进行分析。

根据近年来“三条红线”考核要求，仅针对COD⁃mn和氨氮两项参数进行水质趋势分析；采用2013-2017年的监测数据进行趋势分析。

2 分析方法及原理

肯德尔（Mann-Kendall）检验方法适用于非正态分布、不完整或有少数异常值的资料分析，而这些情况在时间序列分析中经常会遇到，因此该趋势分析采用肯德尔检验方法对雅鲁藏布江干流进行水质趋势分析。

Kendall检验的原理是将历年相同月（季）的水质资料进行比较，如果后面的值（时间上）高于前面的值记为“+”号，否则记为“-”号。如果加号个数比减号多，则可能为上升趋势；类似的如果减号比加号多，则可能为下降趋势。如果水质资料不存在上升或下降趋势，则正、负号的个数分别为50%[2].

对序列 Xt=（x1，x2，x3…，xn），先确定所有对偶值（xi，xj，j＞i）中xi与xj的大小关系（设为τ）。趋势检验的统计量为：

当n＞10时，UMK收敛于标准正态分布。原假设为该序列无趋势，采用双边趋势检验，在给定显著性水平a下，在正太分布表中查得临界值Uα/2，当｜UMK｜＜ Uα/2时，接受原假设，即趋势不显著；｜UMK｜＞Uα/2时，则拒绝原假设，即认为趋势显著[3]。

3 计算工具

本次的趋势计算采用PWQTrend2018软件。

4 水质现状及历年水质监测年均值数据

采用《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）进行水质现状评价[4]，参数水质现状（2017年）见表1；2013-2017年双因子水质监测年均值数据见表2。

表1 水质断面设置及水质现状（从上游至下游）

5 水质变化趋势分析

对1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号7处监测断面的CODmn和氨氮2013-2017年的逐月监测数据采用PWQTrend2018软件进行趋势分析。水质项目检验数据一般包括三类信息：水质项目浓度、漏测、未检出。

①漏测：一般采用小于0的数字表示；②未检出：一般采用0表示；③水质项目浓度：大于检测线的数字。

根据《地表水资源质量评价技术规程》（SL395-2007），水质站水质变化趋势的显著性根据显著性水平（α）确定：①α≤0.01，水质变化趋势高度显著；②0.01＜α≤0.1，水质变化趋势显著；③α＞0.1，水质变化无趋势。

趋势分析结果见表3、表4。

表2 雅鲁藏布江干流2013-2017年双因子水质监测值

表3 CODmn2013-2017年月水质变化趋势

表4 氨氮2013-2017年月水质变化趋势

6 结果分析

从表3、表4的CODmn和氨氮5年的月检测浓度趋势变化分析可以看出，CODmn浓度在7处断面中的7号监测断面出现了显著下降趋势，其余6处监测断面无明显升降趋势；7处监测断面氨氮浓度均无明显升降趋势，3号和4号监测断面的氨氮仅在2017年略有上升，这两处断面流经城镇和村庄，是受到了面源和城镇及村庄生活污水的影响[5]，但在5年系列趋势分析中，并不具备代表性，不影响对雅鲁藏布江5年系列趋势的总体评价，总体而言，2017年雅鲁藏布江总体水质尚好，无明显升降趋势。

需要说明的是，如果仅以各断面的年均值浓度进行河流水质的趋势分析和判断是不合理、不科学的，各断面代表河长不一样，监测频次不一致，监测月份不一样，需要在监测当月综合各断面监测情况进行权重分析，才能综合判断当月该条河流所布站点的水质监测结果，这种结果的判断也仅是对监测断面的水质判断，不能代表整条河流的水质现状。